Redis享知享学：单机数据库实现：expires属性

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本篇继续解析单机数据库的实现，理解第二个属性expires。

Redis的过期删除采用了什么策略？过期键会被保存在更新后的RDB文件吗？主从节点对过期键的处理方式有什么不同？本篇将走进源码，寻找答案。

expires

该属性用于保存键的过期时间，Redis提供多种命令设置键的过期时间，但是最终都会将设置的数值通过相应函数转化为UNIX时间戳来保存，类型是long long。

这里涉及两方面内容，一个是过期判定，一个是过期删除。

过期判定

主要通过expireIfNeeded方法来判定，代码如下：

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int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
    // 取出 key 的过期时间
    long long when = getExpire(db,key);
    // key 没有过期时间，直接返回
    if (when < 0) return 0; /* No expire for this key */
    /* Don't expire anything while loading. It will be done later. */
    // 不要在服务器载入数据时执行过期
    if (server.loading) return 0;
    ...
    /* Return when this key has not expired */
    // 未过期
    if (mstime() <= when) return 0;
    /* Delete the key */
    server.stat_expiredkeys++;
    ...
    // 从数据库中删除 key
    return dbDelete(db,key);
}

暂时隐去了涉及多节点的代码。

过期删除

过期删除的策略和之前分析字典实现时的rehash策略是类似的，都可以算是用存储开销来换取计算开销：实时的释放内存会增加CPU的计算负担。

所以Redis采用了称为惰性删除和定期删除的策略。

惰性删除策略

简单思路就是：键虽然过期了，但是不会立马删除它，而是在访问键的时候再处理。

也就是每次访问的时候调用expireIfNeeded方法，如果过期了就进行删除操作dbDelete()并返回：

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/* Delete a key, value, and associated expiration entry if any, from the DB */
/*
 * 从数据库中删除 key ，key 对应的值，以及对应的过期时间（如果有的话）
 */
int dbDelete(redisDb *db, robj *key) {
    /* Deleting an entry from the expires dict will not free the sds of
     * the key, because it is shared with the main dictionary. */
    // 先删除过期时间
    if (dictSize(db->expires) > 0) dictDelete(db->expires,key->ptr);
    // 删除 key 和 value
    if (dictDelete(db->dict,key->ptr) == DICT_OK) {
        if (server.cluster_enabled) SlotToKeyDel(key);
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

定期删除策略

简单思路就是：每隔一段时间执行一次删除。

该功能通过activeExpireCycle方法实现，在serverCron()内被调用：

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/* Expire a few keys per cycle, only if this is a master.
 * On slaves we wait for DEL operations synthesized by the master
 * in order to guarantee a strict consistency. */
// 如果服务器是主节点的话，进行过期键删除
// 如果服务器是附属节点的话，那么等待主节点发来的 DEL 命令
if (server.masterhost == NULL) activeExpireCycle();

过期键对RDB、AOF和复制的影响

RDB：

创建RDB文件时，程序会对键进行检查，过期的键不会被写入到更新后的RDB文件中。

AOF：

触发惰性删除或定期删除事件，程序会向AOF文件追加DEL命令。

复制：

假设现在进行可能发生惰性删除(定期删除类似)的操作，那么会调用expireIfNeeded()，在前文列出该方法源码的时候，本人暂时隐去了涉及多节点的代码，这里显现：

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// 第一个省略符号...下的代码：
/* If we are running in the context of a slave, return ASAP:
 * the slave key expiration is controlled by the master that will
 * send us synthesized DEL operations for expired keys.
 *
 * Still we try to return the right information to the caller,
 * that is, 0 if we think the key should be still valid, 1 if
 * we think the key is expired at this time. */
// 如果服务器作为附属节点运行，那么直接返回
// 因为附属节点的过期是由主节点通过发送 DEL 命令来删除的
// 不必自主删除
if (server.masterhost != NULL) {
    // 返回一个理论上正确的值，但不执行实际的删除操作
    return mstime() > when;
}
// 第二个省略符号...下的代码：
// 传播过期命令
propagateExpire(db,key);

server.masterhost != NULL为true，说明是从节点，返回mstime() > when的值，不会再进行后续删除的操作；

如果能执行到propagateExpire(db,key);，说明是主节点且键是过期键，会通知其它从节点也要删除这个键，并在后面的代码中主动调用方法删除键；

这些代码说明了在复制条件下，删除过期键的原则：

  • 从节点没有主动删除过期键的权利，应对客户端的请求，它只有“观察”的权利，返回的值可以告知客户端该键是否过期；
  • 主节点在确认键是过期节点，并将在数据库中删除该键之前，会传播过期命令，通知从节点也删掉该键；

参考

Redis 设计与实现：国内解析Redis的开源资料；